(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210640903.0 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 中国电子科技 集团公司第三十八研 究所 地址 230000 安徽省合肥市高新 技术开发 区香樟大道19 9号 (72)发明人 方佳　朱庆超　靳学明　徐龙　 陶蕾　孙晓伟　 (74)专利代理 机构 合肥昊晟德专利代理事务所 (普通合伙) 3415 3 专利代理师 何梓秋 (51)Int.Cl. H01Q 21/00(2006.01) H01Q 21/06(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种多级分形子阵平面阵列及其 排布方法 (57)摘要 本发明公开了一种多级分形子阵平面阵列 及其排布方法， 属于阵列天线设计技术领域， 包 括多级子阵， 多级子阵的级数至少为两级， 后一 级子阵包括N个前一级子阵， 后一级子阵中包含 的各前一级子阵之间的相对位置确定。 本发明在 大幅度降低天线阵列成本的同时提高稀疏阵列 天线的优化效率， 提出的多级分形思路使优化变 量数大幅度减小， 分形子阵形式也为平面稀 疏阵 列布局提供了新思路； 获得的阵列方向图增益 高、 雷达作用距离远， 副瓣低、 分辨率高、 抗干扰 能力强； 可应用于大型预警雷达系统和射电天文 系统， 有助于实现系统的低成本与轻量化， 值得 被推广使用。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115036710 A 2022.09.09 CN 115036710 A 1.一种多级分形子阵平面阵列， 其特征在于， 包括多级子阵， 多级子阵的级数至少为两 级， 后一级子阵包括N个前一级子阵， 后一级子阵中包含的各前一级子阵之 间的相对位置确 定， 并且后一级子阵的中心位置与前一级子阵中包含的各子阵的相对位置相同， 一级子阵 包括N个稀疏排布的阵元， 各一级子阵中的各阵元之间的相对位置确定， 从二级子阵开始均 称为高级子阵， 比当前高级子阵低一级的子阵称为次级子阵。 2.根据权利要求1所述的一种 多级分形子阵平面阵列， 其特征在于： 所述一级子阵的外 形为圆形或方 形， 后一级子阵的外形与前一级子阵的外形相同。 3.根据权利要求2所述的一种 多级分形子阵平面阵列， 其特征在于： 所有阵元的极化方 向均相同， 阵元位置坐标确定后所有子阵内阵元不交叠， 各阵元的位置坐标为待优化变量。 4.根据权利要求3所述的一种 多级分形子阵平面阵列， 其特征在于： 每一级子阵中的各 个子阵均具有一个旋转角， 旋转角为该子阵以其最大辐 射方向为轴顺时针旋转的角度， 各 级子阵的旋转角为待优化变量。 5.一种多级分形子阵平面阵列的排布方法， 其特征在于， 用于对如权利要求4所述的多 级分形子阵平面阵列进行排布， 包括以下步骤： S1： 多级子阵参数确定 根据阵列属性和调 整机制确定各级子阵的数量及一级子阵内 阵元的数量、 旋转角的数 量， 优化变量的数量及取值范围； S2： 逐级子阵分形布阵 依次确定一级子 阵内阵元位置排布、 一级子 阵位置排布和旋转角、 二级子 阵位置排布 和旋转角， 依此类 推进行逐级子阵分形布阵； S3： 方向图分析 根据阵元的位置计算并分析 方向图， 代入 优化算法中进行优化迭代。 6.根据权利要求5所述的一种 多级分形子阵平面阵列的排布方法， 其特征在于： 在所述 步骤S1中， 多 级子阵参数确定的具体过程如下： S11： 确定排布区域， 建立 坐标系o‑xy； S12： 根据项目成本确定阵元 数， 根据系统指标确定所需方向图性能； S13： 进行阵列排布初步尝试， 根据调整机制确定一级子阵内阵元数， 即确定多级子阵 内次级子阵数； S14： 根据天线结构尺寸确定一级子阵内相邻阵元的间距及多级子阵的最大尺寸， 进而 确定相邻阵元和多 级子阵内相邻次级子阵之间的最小间距限制条件。 7.根据权利要求6所述的一种 多级分形子阵平面阵列的排布方法， 其特征在于： 在所述 步骤S13中， 初步尝试的具体过程为： 确定初始 一级子阵内阵元数， 启动优化流程， 多次优化 后分析方向图结果， 并根据方向图结果对阵元数进 行调整， 即进 行增大或减小的操作， 同时 子阵级数也随之改变， 阵元 数调整后， 各级子阵的结构尺寸 也进行调整。 8.根据权利要求7所述的一种 多级分形子阵平面阵列的排布方法， 其特征在于： 在所述 步骤S14中， 相 邻阵元最小间距限制条件的确定依据阵元结构尺 寸， 最小间距限制比阵元结 构尺寸大1/10工作频点波长； 多级子阵内相 邻次级子阵的最小间距限制比次级子阵的结构 尺寸大1/ 5工作频点波长 。 9.根据权利要求8所述的一种 多级分形子阵平面阵列的排布方法， 其特征在于： 所述步权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115036710 A 2骤S2包括以下步骤： S21： 确定一级子阵内阵元的极化方向， N个阵元按优化所得结果稀疏排布， 所有阵元的 极化方向一 致； S22： 二级子阵包括N个一级子阵， 一级子阵的中心位置与 步骤S21中一级子阵内阵元的 相对位置一致， 每个一级子阵以子阵的最大辐 射方向为轴顺时针旋转一个旋转角， 且每个 一级子阵的旋转角均不相同； S23： 三级子阵包括N个二级子阵组成， 二级子阵的中心位置与S2 1中一级子阵内阵元的 位置一致， 每个二级子阵以子阵的最大辐 射方向为轴顺时针旋转一个旋转角， 且每个二级 子阵的旋转角均不相同； 依此类 推完成逐级子阵分形布阵。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115036710 A 3